(57)【要約】本発明は、人工衛星システムに関し、より詳細には、人工衛星通信サブシステムの軌道内性能及び動作を検証するための新規のシステム及び方法の提供に関する。従来のペイロードＩＯＴ（軌道内テスト）とは対照的に、本発明は、内部的に生成された孤立した熱ノイズを使用してハードウェア特有のシグネチャーを生成することによって、アップリンク信号なしで動作する。このノイズは、テストのために非常に安定した、反復可能な信号を提供することが分かっている。打ち上げ前に、内部生成ノイズに基づいてハードウェア固有のシグネチャーを生成するために中継器コマンドシーケンスが実行される。同じ中継器コマンドシーケンスが軌道内で実行され、ハードウェア固有のシグネチャーが変更されたかどうかが判断される。２つのシグネチャーは、スペクトルアナライザのような単純なツールを使用して記録し、比較することができる。この方法はまた、装置を校正し、大気の影響を定量化し、測定中に中間基準出力レベルとして使用するためのテスト信号源としての太陽の新規使用を含む。【選択図】図１０
2019502305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星の打ち上げ後に実施される人工衛星の軌道内ペイロード検証方法であって、
前記人工衛星において、ＲＦターミネーション又はオフラインに構成されたペイロード入力を含み、その結果、熱ノイズ信号が前記人工衛星の前記ペイロードによって自己生成される特定状態に、前記ペイロードの動作パラメータを構成する工程と、
前記人工衛星において、前記熱ノイズ信号を処理するとともに前記人工衛星から地上局に送信する工程と、
前記地上局において、前記送信された熱ノイズ信号を受信する工程と、
前記地上局において、前記受信された熱ノイズ信号を、前記特定状態と同じペイロード状態におけるベースラインデータと比較し、前記通信ペイロードの前記性能及び機能が変化したか否かを判断する工程と、
を備える、人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項２】
前記人工衛星の打ち上げ前に、
前記特定状態と同じ状態に前記ペイロードの前記動作パラメータを構成する工程と、
前記軌道内テストデータと比較するための前記ベースラインデータのセットを生成するように内部ノイズを処理する工程と、
を更に備える、請求項１に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項３】
前記比較する工程は、前記軌道内テストデータ及び前記ベースラインデータのセットの間における変化程度を計量する工程を備える、請求項１に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項４】
前記比較する工程は、前記軌道内テストデータ及び前記ベースラインデータのセットとの間の前記変化程度が閾値を超えるか否かを判断する工程を備える、請求項３に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項５】
前記軌道内データのセット及び前記ベースラインデータのセットの分析は、信号アナライズ又は同等の装置から得られたデータを用いて実施される、請求項１に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項６】
前記通信ペイロードに対する前記入力は、非従来モードに切り替えられることによって、前記ペイロードの入力を外部ソースから隔離するとともに、変化しない内部生成されたノイズの使用を許可するためにオフライン位置に切り替えられたレシーバ入力と隔離される、請求項１に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項７】
前記オフライン位置は、受動負荷、整合負荷又は終端器への接続を備える、請求項６に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項８】
前記人工衛星の前記ペイロードは、前記ソースからの熱ノイズが安定した熱制御環境下にある、請求項１から７のいずれか一項に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項９】
ノイズ基準として太陽を用いて前記地上局を校正する工程を更に備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項１０】
前記地上局で受信した衛星信号から太陽ノイズ変化を控除する工程を更に備える、請求項９に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項１１】
ノイズ基準として太陽を用いて前記受信した衛星ノイズ信号の大気中の無線周波数の減衰及びシンチレーションの効果を補償する工程を更に備える、請求項１に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項１２】
中間基準として太陽ノイズを利用する既知の基準無線周波数信号ソースの移動による前記受信した衛星ノイズ信号のパワーレベルを判断する工程を更に備える、請求項１に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項１３】
前記熱ノイズ信号はノイズペデスタル又は連続のノイズペデスタルを含む、請求項１に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項１４】
処理及び分析の後に、前記軌道内データセット及び前記ベースラインデータセットを保存する工程を更に備える、請求項１に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項１５】
前記軌道内データセット及び前記ベースラインデータセットは、
トランスポンダ周波数応答と、
トランスポンダ出力パワー、ＥＩＲＰと、
アンプ伝達曲線及びリニアアンプ固定ゲイン及びＡＬＣゲインステップと、
増幅テレメトリ校正及び応答と、
ＡＬＣ制御ループ性能と、
レシーバノイズ指数と、
送信アンテナ交差偏波特性と、
を含むリストから少なくとも１つの性能測定を備える、請求項１から１４のいずれか一項に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項１６】
前記ベースラインデータセットは、ＲＦ出力データ及びペイロードテレメトリデータを含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項１７】
前記軌道内データセットは、ＲＦ出力データ及びペイロードテレメトリデータを含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項１８】
前記ペイロードは通信ペイロードを含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項１９】
前記ペイロード入力は、前記通信ペイロードの１チャンネルへの入力を含む、請求項１８に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項２０】
前記ペイロード入力は、前記通信ペイロードのマルチチャンネルへの同時入力を含む、請求項１８に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項２１】
前記特定状態は、予め規定された繰り返し命令シーケンスを介して進行する一連の状態を含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項２２】
前記ペイロードによって送信された処理済の前記熱ノイズ信号は、ハードウェア固有のシグネチャーを含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載の人工衛星の軌道内ペイロード検証方法。
【請求項２３】
軌道内にある人工衛星と、
地上局と、
を備え、
前記人工衛星は、
ＲＦターミネーション又はオフラインに構成されたペイロード入力を含み、その結果、熱ノイズ信号が前記人工衛星のペイロードによって自己生成される特定状態に、前記ペイロードの動作パラメータを構成し、
前記熱ノイズ信号を処理するとともに前記人工衛星から地上局に送信するように動作可能であり、
前記地上局は、
前記送信された熱ノイズ信号を受信し、
前記受信された熱ノイズ信号を、前記特定状態と同じペイロード状態におけるベースラインデータと比較し、前記通信ペイロードの前記性能及び機能が変化したか否かを判断するように動作可能である、人工衛星システム。
【請求項２４】
ＲＦターミネーション又はオフラインに構成されたペイロード入力を含み、その結果、熱ノイズ信号が通信ペイロードによって自己生成される特定状態に、前記通信ペイロードの動作パラメータを構成する手段と、
前記熱ノイズ信号を処理するとともに人工衛星から地上局に送信する手段と、
を備える、人工衛星通信ペイロード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工衛星システムに関し、特に、人工衛星通信サブシステムの軌道内における性能、機能及び動作を検証するための新規のシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
新たに打ち上げられた人工衛星はオペレーション軌道高度に到達した後、通信サブシステムの全コンポーネントが打ち上げの厳しい状況を生き残り、軌道内の初期性能が設計仕様に適合していることを確認するために、一連の総合テストを実施する必要がある。そのようなテストは、一般的に、ペイロード軌道内テスト（Ｐａｙｌｏａｄ  Ｉｎ−Ｏｒｂｉｔ  Ｔｅｓｔ）、又は、単にペイロードＩＯＴと称される。従来のペイロードＩＯＴは、一連の専用且つ特定のＲＦ測定から開始される。性能が満足することを確認するためにＲＦパラメータの測定値を打ち上げ前の予測値と詳細にマニュアル比較するペイロードＩＯＴが正常に完了すると、人工衛星は製造メーカから受け渡され、商業サービスに投入される準備がなされる。通信ペイロードの設計やＩＯＴシステムの機能の複雑さによっては、ペイロードＩＯＴの完了までに、典型的には、数週間を要することがある。商業サービスに投入されると、ペイロードＩＯＴ測定は、更に軌道内の性能評価を保証するために、必要に応じて繰り返されてもよい。
【０００３】
複雑性を増しているペイロードに対する従来のペイロードＩＯＴは、洗練された地上ベーステストシステム、及び、オペレーションの監視や全測定データのレビューを行う技術エキスパートのチームの存在なしには実現できない。これらのシステムは、条件づけられた無線周波数（ＲＦ）信号を生成するように特別に校正された地上アンテナ（多くの場合、複数の地理的領域で）に接続するコンピュータ制御されるＲＦテスト設備のラックから構成される。これらの信号によって、ペイロードサブシステム性能を技術的に評価するために使用されるＲＦパラメータの正確な測定が可能となる。図１Ａ−１Ｃは、典型的なハードウェア構成、ペイロードＩＯＴ地上局用のＲＦ設備ラック、送信チェーン（アップリンク）及び受信チェーン（ダウンリンク）のブロックダイアグラムを示している。地上アンテナ及び送信／受信設備に加えて、そのような試験システムは、アップリンク信号を生成するために、典型的には、ＲＦ信号シンセサイザ、電力メータ、信号アナライザ、フェーズシフタ、フェーズコンバイナ及びコントローラを通信チェーン上に必要としており、受信チェーンの補足的な分析コンポーネントにも同様の複雑な配置が必要とされる。ＲＦテスト設備、ソフトウェアオートメーション及びネットワークインターフェイシングには進歩がある一方で、ＲＦ測定技術は長年にわたって相対的に変化がなく停滞している。従って今日では、スタンダードな手法として、人工衛星通信サブシステムの軌道内性能が仕様を満たしているか確認することが必要なときにはいつでも、ハイスペックな測定の総合的なセットを実施し、重要なＲＦ性能パラメータを独立的に測定することが求められている。
【０００４】
従来のＲＦ測定方法論が複雑で多目的な人工衛星通信ペイロードの軌道内性能を効果的に検証するのに依然として有効とされているため、産業界で現在用いられるペイロードＩＯＴのプロセスは複雑性を増してきている。ペイロードＩＯＴシステムの能力が更に向上しているにも関わらず、従来のＲＦ測定方法論を継続して使用することでペイロードＩＯＴのプランニングや実施に必要とされる時間、労力及びマンパワー要求を軽減することに関して、殆ど努力がなされていない。その上、しばしば重要となる企業的な商業目的を満足するために必要とされる許容可能なタイムフレーム内において、ペイロードＩＯＴの技術的な結果レビューを計画、コーディネート、実施及び完了することは、年を追うごとに困難になってきている。
【０００５】
人工衛星に関するコンポーネントやソースは非常に高価である。従来のペイロードＩＯＴに求められる時間やリソースから、人工衛星の通信サブシステムの軌道内における動作や性能を検証するためのシステムや方法を改良することが求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、人工衛星の通信サブシステムの軌道内における動作及び性能を検証するための新規な方法論を有する、改良され、簡略化されたシステムによって達成され、上述の課題を緩和する。
【０００７】
本発明のシステム及び方法を、本発明の背景技術で述べられた従来のペイロードＩＯＴと区別するために、本願の実施例に記載されたアプローチは、ペイロード軌道内検証（ＩＯＶ：Ｉｎ−Ｏｒｂｉｔ  Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と称される。従来のペイロード軌道内テストと比較した場合、ペイロード軌道内検証は、例えば、人工衛星通信中継器の軌道内性能が仕様に適合し、打ち上げから変化がないことを検証するための新規なストリームライン化されたアプローチを提供する。外部環境から隔離された通信サブシステムの入力で完成された既定の繰り返し命令シーケンスを用いることで、ＩＯＶは、軌道内性能が打ち上げ前のベースラインから逸脱しているか否かを確認するために、地上にあるＲＦテスト設備の共通セットを使用して測定されるハードウェア固有のシグネチャーを生成する（“命令シーケンス”又は“構成シーケンス”は、人工衛星ペイロードが取り得る多様な動作状態をステップする処理であることに留意されたい。様々なスイッチをオフ及びオンにチューニングしたり、ゲインパラメータの値を変更することで、関連する全状態がテストされてもよい）。従って、ＩＯＶは“自己診断的”テストと考えることができる。アクティブな外部ＲＦ入力信号がない場合、繰り返し性能は、複雑で特別なＲＦテストベンチや高度に特別な人員が結果をダイジェスト、レビュー、解釈することを要することなく、直接的に評価される。更に、太陽をＲＦリファレンスソースとして使用する技術によって、ＩＯＴに特化して校正されるＲＦ設備を排除できる。各ＩＯＶ構成シーケンスについて、オンボードの自己生成ＲＦ送信信号は、スペクトルアナライザ、ネットワークアナライザ、又は同様のＲＦ測定デバイスのような共通の地上テスト装置を使用して記録され、高度に専門的な人材は必要ない。追加のＲＦテスト設備やＲＦ施設に測定に特有なインターフェースの必要もない。打ち上げ前のベースラインとの比較を含むＩＯＶ結果の後処理は、ＩＯＶ用に特別に開発された自動解析ルーチンを使用して実行される。
【０００８】
ＤＵＴ（Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｎｄｅｒ  Ｔｅｓｔ）のテストでは、刺激の入力や応答の測定が求められる。人口衛星通信ペイロードの従来における軌道内テスト（ＩＯＴ：Ｉｎ−Ｏｒｂｉｔ  Ｔｅｓｔ）では、
ａ．アップリンク信号と称される刺激が、地上から送信され、人工衛星通信ペイロードによって受信され、
ｂ．アップリンク信号は人工衛星通信ペイロードによって修正され、ダウンリンク信号として地球に向けて返送され、
ｃ．ダウンリンク信号（ペイロード応答）は地上テスト設備によって受信され、通信ペイロード性能の判断及び評価のために解析される。
従来のペイロードＩＯＴ解析では、刺激及び応答の両方の正確な知識が必要であり、校正されたＲＦアップリンク信号及びダウンリンク信号を多様な地理的位置において同期及び同時測定する洗練されたシステムを必要とする。このような解析は、天候、ＲＦ電装パス損失及び干渉、校正されていない地上測定システムコンポーネントのように応答や測定精度に影響を及ぼす背景因子の影響を除去することが難しいことから、より複雑になる。
【０００９】
ＩＯＶは従来のＩＯＴにおける上記懸念を以下によって解決する。
ａ．アップリンク信号を削除する。テスト設備の一方側全体を除去することによって大幅に簡略化するとともに、アップリンク及びダウンリンク測定を同期する必要性を排除する。
ｂ．ＤＵＴの入力を隔離することでアップリンクの不確定性を除去することで背景因子の半分を削減する。ＤＵＴの入力を隔離することで、ノイズスペクトラムを生成するために使用される非常に特徴的な熱的プロファイルや、ＤＵＴ周波数応答、出力パワー及びノイズ指数の測定を可能とするパワーレベルが得られる。
ｃ．後述する“太陽校正（Ｓｕｎ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）”技術を通じて、ダウンリンクパスの完全なキャリブレーションを提供する。
ｄ．信号測定のダイナミックレンジがノイズの負荷特性を用いて拡張することを許容する。
【００１０】
ＩＯＶの重要なイノベーションは以下を含む。
ａ．アップリンク刺激を置換する：上述したように、全てのテストには刺激が必要になる。刺激の特性は、本願明細書で述べられるように、効果的且つ定量化可能なノイズペデスタルを生成するようにＤＵＴが動作可能でなければならないという点で、ＤＵＴと「適合」しなければならない。従来のペイロードＩＯＴでは、アップリンク信号は、ペイロードから所望の応答を引き出すために選択された固有の周波数、振幅、偏波及び変調値を有する。ペイロードＩＯＶは全く異なっており、常に存在し、ノイズパワー式Ｎ＝ｋＴＢ（Ｎはパワー密度、ｋはボルツマン定数、Ｔはケルビン温度、Ｂはヘルツ単位の帯域幅である）によって良好に規定される熱ノイズを用いる。人工衛星における通信ペイロードは、典型的には、温度制御環境にある。そのため、人工衛星における入力負荷は実質的に同温度に留まり、安定なノイズ信号を生じる。ペイロード温度でテレメトリデータを得ることができるので、必要に応じてペイロードの温度を調整するか、又は、打ち上げ前と軌道内との温度の差を補償するために計算を行うことができる。ノイズはエネルギ源として明確に定義されているため、ＩＯＶはテスト用の刺激としてノイズを使用し、アップリンク信号の必要性を排除する。ＩＯＶは、ペイロード入力で生成されたノイズを使用する。言い換えると、内部的にノイズが生成される。これにより、ペイロードの入力をブロックして外部の影響を排除し、ペイロードの入力セクションに起因する熱ノイズのみに刺激を分離する更なるテスト改善が可能になる。内部ノイズを刺激として使用すると、地上のテスト施設から衛星上のペイロードの入力までのソース位置が効果的にもたらされ、信号の不安定性、干渉及びアップリンク信号測定の不確実性を引き起こす外的要因の問題が排除される。
ｂ．セルフパフォーマンステスト：様々な設定（例えば、ゲインや動作モード）でペイロードの応答を測定することで、ペイロードのテストを更に強化できる。ペイロードの内部設定を調整することによって、調整可能な外部アップリンク信号を必要とせずに、異なる動作点での性能を得ることができる。テレメトリシグネチャー（すなわちペイロードハードウェアのオンボード測定量）とともにトランスポンダ応答を同時に測定することにより、システムが予め定義されたコマンドシーケンスを使用してその動作範囲内でステップされるので、ペイロードの完全な評価が可能になる。試験測定の例には、ノイズ指数、周波数応答、利得ステップ、ＡＬＣ制御ループ性能、アンテナ送信クロスポール性能、送信アンテナパターン、増幅器送信ＥＩＲＰ及び増幅器テレメトリデータｖｓＥＩＲＰが含まれる。
ｃ．自己診断能力：従来のペイロードＩＯＴにおける性能評価は、アップリンク信号とダウンリンク信号との間の変換を決定するための分析を必要とする。アップリンクは本質的に各テストに固有であるため、各評価も固有となり、様々なテスト間の比較には、ある程度の不確実性がある。対照的に、一定の内部ノイズのＩＯＶの使用は、ばらつきが大幅に減少し、高いレベルの再現性が得られる。ＩＯＶ方法論では、自己生成入力ノイズ信号は、ほとんどの通常動作で一定である。結果として、ダウンリンク信号は、テストからテストまで同じでなければならず、自動化された後処理技術を使用して、２つのテストの間で測定された信号のステップと形状を直接比較する簡略化された性能評価が可能となる。テスト間の不一致は、ペイロードのパフォーマンスの変化を示す。相対的な信号ステップの評価は、従来の絶対値測定と比較して、はるかに高い再現性を提供する。
ｄ．太陽校正−ＲＦ地上局設備：従来のペイロードＩＯＴでは、地上局のアンテナシステムは、ＤＵＴをテストする前に校正しなければならない。そのサイズ及び複雑さのために、アンテナシステムの全ての部分が完全に校正されるわけではない。例えば、大型アンテナの性能は、全周波数帯域にわたって外部ブロードバンド信号源が利用できないために、フィールド内の選択された周波数でしか校正できないことが多い。また、これらの影響を完全に除去するための直接的な機能がないため、大気影響はペイロードＩＯＴテスト中に完全には考慮されない。本願明細書で述べられる太陽校正技術は、これら２つの問題に対処するために使用される。太陽は、プランクの法則に示されるように、ＲＦ周波数スペクトルにわたって明確で安定したエネルギーレベルを持つ、非常に安定したＲＦエネルギ源である。同様に、太陽は人工衛星のＲＦ信号によって経験するのと同じ大気効果を経験し、天気の影響や他の大気の損失を除去する正確な方法を可能にする（つまり、太陽と地上局との間の損失は、人工衛星と地上局との間のものと同じである）。太陽をテストソースとして使用することで、関心のある帯域全体で太陽の周波数スペクトルを測定することで、あらゆるＲＦテスト施設の性能を十分に特性評価し、校正することが可能となる。宇宙空間から、大気圏及び地球局を通ってＲＦ測定装置までの経路を十分に特徴付けるこの能力は、これまでフィールドで達成できなかった測定精度を提供する。この高いレベルの精度は、再現性が高く、性能評価のため容易に比較可能な試験測定を可能にする。
ｅ．太陽校正−パワー：太陽校正の第２態様は、パワー測定のためのグローバル基準として機能する能力である。従来のペイロードＩＯＴでは、地球ベースの各テストセットは、認定された「標準」アンテナに対するパワー測定のために独立的に校正されている。この校正では、テストセットと標準との両方がリモートソースを測定する必要があり、それらの測定値は較正係数によって等しくなる。従来のペイロードＩＯＴアプローチの精度は以下によって制限される。
ｉ．ソースが相対的に小さなターゲット（典型的には静止軌道内の既存の通信衛星）であるので、両方がソースにどの程度整列しているか。
ｉｉ．感度の違い。標準は、典型的には、テストセットよりも数桁小さい。この大きな差は、感度を説明するために大きな校正値を生成する。標準の測定値の小さな誤差は、校正値のために拡大され、誤差の不確実性が増加する。
ｉｉｉ．テスト周波数の制限。人工衛星は、典型的には、利用可能性又はペイロード設計のために、限られた周波数でテストを行う。結果として、校正はスペクトル全体にわたって連続的でなかったり、所望のテスト周波数にないこともある。
【００１１】
太陽は固定基準点であり、地球ベースのテスト施設によってアクセス可能であるため、全ての試験サイトが一定のパワー測定値を有することを保証するために、太陽のパワーを共通の校正レベルとして使用してもよい。リファレンスとして太陽を使用することで、従来のペイロードＩＯＴに関する上記問題を解消する。理由は次のとおりである。
ｉ．太陽は衛星よりもはるかに大きなターゲットであり、その位置はよくわかっているので、正確に見つけて正確に指摘するのが簡単である。
ｉｉ．校正された標準が必要でない。太陽のエネルギは、以前にテストされた人工衛星ペイロードのような既存のソースの既知の性能と直接的に同等である。
ｉｉｉ．地球設備は全て同じ大きさなので、テストセット間のキャリブレーション時の誤差倍率が大幅に少なくなる。
ｉｖ．太陽は、プランクの法則に従って、十分に定義されたエネルギ分布で全スペクトルにわたってＲＦ信号を生成する。スペクトル上の任意の単一点を校正することによって、スペクトル全体の校正を決定できる。
【００１２】
本発明の１つの実施形態では、人工衛星の打ち上げ後に実施される人工衛星の軌道内ペイロード検証方法であって、前記人工衛星では、ＲＦターミネーション又はオフラインに構成されたペイロード入力を含み、その結果、熱ノイズ信号が前記人工衛星の前記ペイロードによって自己生成される特定状態に、前記ペイロードの動作パラメータを構成し、前記熱ノイズ信号を処理するとともに前記人工衛星から地上局に送信する。前記地上局では、前記送信された熱ノイズ信号を受信し、前記受信された熱ノイズ信号を、前記特定状態と同じペイロード状態におけるベースラインデータと比較し、前記通信ペイロードの前記性能及び機能が変化したか否かを判断する。
【００１３】
本発明の他の実施形態では、軌道内にある人工衛星と、地上局と、を備える人工衛星システムが提供される。前記人工衛星は、ＲＦターミネーション又はオフラインに構成されたペイロード入力を含み、その結果、熱ノイズ信号が前記人工衛星のペイロードによって自己生成される特定状態に、前記ペイロードの動作パラメータを構成し、前記熱ノイズ信号を処理するとともに前記人工衛星から地上局に送信するように動作可能である。前記地上局は、前記送信された熱ノイズ信号を受信し、前記受信された熱ノイズ信号を、前記特定状態と同じペイロード状態におけるベースラインデータと比較し、前記通信ペイロードの前記性能及び機能が変化したか否かを判断するように動作可能である。
【００１４】
本発明の更なる実施形態では、ＲＦターミネーション又はオフラインに構成されたペイロード入力を含み、その結果、熱ノイズ信号が通信ペイロードによって自己生成される特定状態に、前記通信ペイロードの動作パラメータを構成する手段と、前記熱ノイズ信号を処理するとともに人工衛星から地上局に送信する手段と、を備える、人工衛星通信ペイロードが提供される。
【００１５】
本発明の他の態様及び特徴は、図面と共に以下の詳細な説明を参照することにより、当業者にとって明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、付属図面に付された符号が用いられる以下の記載から更に明確になる。
【図１Ａ】従来技術で知られているように、ＩＯＴ地上局送信（アップリンク）および受信（ダウンリンク）チェーンのための典型的なハードウェア構成およびＲＦ機器ラックを例示するブロック図を示す。具体的には、図１Ａは例示的なＩＯＴアップリンクチェーンのブロック図を示す。
【図１Ｂ】従来技術で知られているように、ＩＯＴ地上局送信（アップリンク）および受信（ダウンリンク）チェーンのための典型的なハードウェア構成およびＲＦ機器ラックを例示するブロック図を示す。具体的には、図１Ｂは例示的なＩＯＴダウンリンクチェーンのブロック図を示す。
【図１Ｃ】従来技術で知られているように、ＩＯＴ地上局送信（アップリンク）および受信（ダウンリンク）チェーンのための典型的なハードウェア構成およびＲＦ機器ラックを例示するブロック図を示す。
【図２】ＩＯＶ地上ステーション用の典型的なハードウェア構成を例示するブロックダイアグラムを示す。
【図３】ＲＦアップリンク信号が存在しない場合の衛星通信トランスポンダの出力の例示的な周波数プロットを示し、トランスポンダがオンボード通信レシーバの一定のノイズ出力によって駆動されたときのトランスポンダの「ノイズペデスタル」出力をとらえるための単体のＲＦテスト設備を用いて、チャネル周波数応答（周波数ｖｓ振幅）をルーチン的に測定する方法を示す。
【図４】テスト中のチャネルのゲイン及びモードが変更されたときの経時的なトランスポンダノイズペデスタルの振幅変動を例示する「ウォータフォール」プロットを示す。
【図５】経時的な平均（処理された）トランスポンダノイズペデスタル振幅変動及びＴＷＴＡテレメトリ（ヘリックス及びバス電流）変動の例示的なプロットを示す。
【図６Ａ】衛星通信レシーバがアンテナ（オンライン）及び内部負荷（オフライン）に切り替えられたトランスポンダノイズペデスタル送信の例示的なプロットを示す。これらのプロットは、負荷に切り替えられたときにトランスポンダノイズペデスタルの大きさが十分に高く維持され、ＩＯＶ測定に利用できることを強調している。
【図６Ｂ】衛星通信レシーバがアンテナ（オンライン）及び内部負荷（オフライン）に切り替えられたトランスポンダノイズペデスタル送信の例示的なプロットを示す。これらのプロットは、負荷に切り替えられたときにトランスポンダノイズペデスタルの大きさが十分に高く維持され、ＩＯＶ測定に利用できることを強調している。
【図７】経時的に行われた一連の差分測定（衛星トランスポンダ電力から太陽光を差し引いたもの）を強調する例示的なプロットを示す。
【図８】３つの地理的に多様な太陽観測所で測定した１５．４ＧＨｚ太陽光フラックスの安定した性質を、長期間（数週間）にわたり日毎に示す例示的なプロットを示す。
【図９Ａ】太陽及び基準キャリアを備えた既存衛星を利用することによって、テストキャリアの衛星トランスポンダＥＩＲＰを決定する例示的な方法を示す。
【図９Ｂ】太陽及び基準キャリアを備えた既存衛星を利用することによって、テストキャリアの衛星トランスポンダＥＩＲＰを決定する例示的な方法を示す。
【図１０】Ｔｅｌｓｔａｒ  １２Ｖ人口衛星のＩＯＶの打ち上げ前（工場ベースライン）と軌道内測定の両フェーズを実行するための例示的なインターフェース図を示す。
【図１１Ａ】代表チャネルの軌道内位相ＩＯＶ結果を得るための例示的な手順シーケンスを示す。
【図１１Ｂ】代表チャネルの軌道内位相ＩＯＶ結果を得るための例示的な手順シーケンスを示す。
【図１２】Ｔｅｌｓｔａｒ  １２Ｖ  ＩＯＶの処理後結果を表示するために開発されたウェブツールの例示的なスクリーンキャプチャを示す。
【図１３】ウェブインターフェース上の例示的な打ち上げ前後の処理データ（増幅器ＲＦ出力及びテレメトリデータ）を示す。
【図１４】ウェブインターフェース上の例示的な打ち上げ前後の処理データ（増幅器ＲＦ出力及びテレメトリデータ）を示す。
【図１５】ウェブインターフェース上の例示的な打ち上げ前後の処理データを追加的に示す。
【図１６】ウェブインターフェース上の例示的な打ち上げ前後の処理データを追加的に示す。
【図１７】周波数応答マスク、ノイズペデスタル応答及び地上テストからの掃引（従来の）応答のトレースを含む、Ｔ１２Ｖ打ち上げ前テストで得られたチャネル周波数応答の例示的なプロットを示す。
【図１８】ＴＷＴＡの入力へのノイズ信号の駆動が、線形範囲から、ＴＷＴＡ出力がフラットになる飽和領域に増加することを示す例示的なＴＷＴＡテストプロットを示す。
【図１９】ＴＷＴＡテスト中のＩＯＶシーケンス内の各ゲイン状態遷移に対する測定されたｄＢ変化の例示的な棒グラフを示す。
【図２０】ＴＷＴＡ出力ｖｓテレメータ付きＴＷＡヘリックス電流（Ｉｈ）及びＴＷＴＡバス電流（Ｉｂ）の例示的なグラフを示す。
【図２１】例示的なＡＬＣ制御ループ性能テストのプロットを示す。
【図２２Ａ】地球のＥＳＡ  Ｋｕ−バンド温度モデルの描画図を示す。
【図２２Ｂ】Ｎｉｍｉｑ  １オンボードレシーバが受信アンテナポートと負荷との間で切り替えられたときに、送信されたノイズペデスタル信号レベルの変化に対する実際の軌道内測定結果を示す。
【００１７】
異なる図面において、同様の構成要素を示すために同様の参照番号が使用される。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
簡潔に上記説明したように、従来のペイロードＩＯＴの計画及び実行の両方に影響を与える多くの課題がある。これらの課題は、搭載された通信ペイロードの設計及び機能が次第に複雑化し、ペイロードＩＯＴがＲＦ、及び、場合によっては隣接する人工衛星との干渉を最小限に抑えるために調整できる制限と組み合わされることにより、ますます複雑になる。これは、ＩＯＴ対応の地上施設を使用するための高度に特殊化された要件と組み合わせると、従来のペイロードＩＯＴキャンペーンの計画と実施に伴う労力とコストを引き続き増加させる。以下は、ペイロードＩＯＴキャンペーンの計画と実施に関連するいくつかの課題の例である。各例には、ＩＯＶ発明に係るシステム及び方法が提供できる利点が含まれる。
【００１９】
１．特殊ＲＦ地上設備
【００２０】
従来のペイロードＩＯＴをサポートするために必要とされる高度に特化されたＲＦ地上設備は、世界的に、供給に限度がある。その結果、多様な地理的エリアをカバーするマルチビーム人工衛星のためにＩＯＴをサポートできる施設を配置し、維持することは非常に困難である。可用性の制約やＲＦの送信及び／又はライセンスの制限によって、適切な基地局や地上局の利用が妨げられることがある。例えば、地上局は、特定の出力レベルで、任意の軌道内の位置に特定の周波数を単純に送信することはできない。必要とされる地上設備の数を減らす方法はいくつかあるが、オプションとして、これらの解決策は、ペイロードＩＯＴキャンペーンのスケジュール、コスト、複雑さへの影響を評価するための詳細な分析を必要とする。
【００２１】
ＩＯＶ発明に係るシステム及び方法は、特殊な地上設備の必要性を低減する。更に、ＩＯＶはＲＦ通信アップリンクがない場合に実行されるため、施設の使用に影響を与えたり、軌道内検証キャンペーンに追加のコストや複雑さにつながるＲＦ送信制約がない。ＩＯＶ構成シーケンスは、衛星内のＲＦノイズペデスタルシグネチャーを生成し、衛星の送信カバレッジパターン領域内に位置する任意の適切なサイズのアンテナを使用して受信することができる。ノイズペデスタルシグネチャーは、オンボードハードウェアに固有のものであり、オンボードの特定のテレメトリと組み合わされ、打ち上げ前のベースラインとオーバーレイされた場合、効率的な手法で性能評価をすることができる。
【００２２】
図３は、ＲＦアップリンク信号がない人工衛星通信トランスポンダの出力の例示的な周波数プロットを示しており、オンボード通信レシーバの定ノイズ出力によって駆動されたときに応答機の「ノイズペデスタル」出力を捉える単体のＲＦ試験設備を用いて、どのようにチャンネル周波数応答（周波数ｖｓ振幅）がルーチン的に測定されるかを例示している。図３のｘ軸３０５は周波数（この例示的なケースでは１２３００−１２３５５ＭＨｚの範囲）を示しており、ｙ軸３１０は振幅をｄＢで示している。これらのトレースは、ノイズ抽出を使用することにより、どのように測定のダイナミックレンジが延びているか（“ノイズ補償周波数応答Ｄ／Ｌ”３１５が付されている）、どのように受信システム内に引き起こされる信号バリエーションが太陽校正技術を用いて除去されるか（“Ｄ／Ｌシステムノイズ”３２０が付されている）を示している。ノイズは加算的であるため、測定されたダウンロードシステムノイズは測定された周波数応答３２５から減算され、システムの実周波数応答が得られる。測定された周波数応答は、熱ノイズが中継器の入力部と出力部の両方に位置するオンボードチャネルフィルタによって形成され、ＴＷＴ増幅器（進行波管増幅器）が中央にあるため、ペデスタル形状を有する。ペイロード構成要素の他の構成は、異なる形状及び周波数シグネチャーを有することができるが、これは本発明に影響を与えない。
【００２３】
図４は、地上制御局による衛星への一連のコマンドを使用して、被試験チャネルのゲイン及びモードが変更されたときのトランスポンダノイズペデスタル振幅変動４１０を例示する「ウォータフォール」プロット４００を示す。従って、図４の各「サンプル」４０５は、図３（周波数４１５ｖｓ振幅４１０）ごとのノイズペデスタルを示す。サンプル平面内の各スライスは、テスト中のチャネルの所定状態（スイッチ設定、ゲイン設定など）に対するスペクトルアナライザのディスプレイのスナップショットである。図４は、変化や傾向がより明確になるように、これらのスナップショットの全てを単一の３Ｄダイアグラムに示している。この「ウォータフォール」プロット４００は、右から左へサンプル軸に沿って移動するＩＯＶコマンドシーケンスとしても知られており、プログラムされたテストルーチン毎のシステム状態における変化の影響がわかる。
【００２４】
図５は経時的な平均（処理された）トランスポンダノイズペデスタル振幅変動及びＴＷＴＡテレメトリ（ヘリックス及びバス電流）変動の例示的なプロットを示す。基本的には、図４の周波数平面内のスライスであり、データは平均化され、太陽校正計算を使用してシステムノイズを除去するように調整され、場合によっては他の方法で処理される。図４の場合と同様に、表示された各パラメータの振幅の変化は、テスト中のトランスポンダのゲインとモードが地上によって順次命令されているためである。このシーケンスは、例えば、ミュートオン５２０、ミュートオフ５２５、固定ゲインモード減衰ステップ５３０、ＡＬＣモード減衰ステップ５３５、及び、チャネル増幅器によってサポートされる他の任意のモードを含んでよい。つまり、図５のｘ軸に沿って左から右に移動すると、トランスポンダは異なるコマンドを実行していく。また、当業者には明らかなように、このシーケンスは、増幅器（ＴＷＴＡ）へのノイズ入力が低ゲイン状態から高ゲイン状態に指令されたときの伝達曲線応答を示す。
【００２５】
更に、従来のペイロードＩＯＴとは異なり、ＩＯＶ発明のシステム及び方法は、緊密に調整されて厳密に制御されなければ、テスト時にペイロードに対する安全リスクとなり、隣接する衛星に干渉を引き起こす可能性がある地上からの高出力ＲＦ送信の使用を必要としない。
【００２６】
２．ペイロードＩＯＴテストベンチ
【００２７】
図１Ａ〜図１Ｃに関して上述したように、各ペイロードＩＯＴ地上設備には、関連するＩＯＴテストベンチがあり、それは、ＲＦで施設とインターフェースするテスト設備の複雑なラックを含むコンプレックスに加えて、従来のペイロードＩＯＴの多数のＲＦ測定タイプを実行するために使用されるソフトウェアベースシステムを有する。信頼性と再現性の高い測定結果を保証するために、ペイロードＩＯＴ測定を制御、シーケンス及び処理するために使用されるハードウェアとソフトウェアは、１）各地上設備への適切なインターフェース、及び、２）各ペイロードのミッション固有の機能を微調整する必要がある。これらは、費用がかかり、時間のかかる作業である。マルチビームミッションをサポートするための複数のペイロードＩＯＴテストベンチが必要な場合、各地上施設をネットワーク化しなければならず、信頼性の高い有意義な測定結果を保証するためにしばしば正確な同期要件を必要とするため、更なる複雑化が生じる。
【００２８】
ＩＯＶについては、複雑なテストベンチの必要はない。ＩＯＶ構成シーケンスによって生成された固有のハードウェア特有のＲＦシグネチャーは、図２に示されるように、地上設備受信チェーン内の共通監視ポート２１５にインターフェースする信号アナライザ又は同等のＲＦ測定装置によって記録される。実際には、図２に示される全ての構成要素は、新たな信号アナライザ２２０を除いて既存の構成要素である。図１のＩＯＴ構成と比較して、主要な相違点は、地球局送信（アップリンク）チェーンの除去と、必要とされるＲＦテスト設備のシングルタイプへの大幅な削減である。提案されたＩＯＶ試験のセットについては、信号アナライザ２２０以外の地上設備には、追加のＲＦ試験装置が必要とされない。信号アナライザ２２０は、典型的には、基本測定アルゴリズム、タイムスタンプ付きデータ記録及びトレース記憶能力を備えている。これらの固有の機能がＩＯＶに利用され、高度に複雑なソフトウェアに特化した専用の計測器制御システムの必要性が排除される。シンプルなＰＣベースのサーバは、各リモートサイトにあり、各ＩＯＶ構成シーケンス中に取得された信号アナライザのトレースキャプチャのリポジトリとして機能する。各構成シーケンスの完了後、トレースキャプチャ結果は、後処理及び結果分析のためにサーバから集中システムに転送される。マルチビーム衛星の場合、各受信施設は同じ方式で構成されるため、従来のペイロードＩＯＴと比較してテストベンチ要件が大幅に簡素化される。
【００２９】
３．設備較正および測定精度
【００３０】
従来のペイロードＩＯＴでは、ペイロード性能を規定する主要なＲＦパラメータの測定を確実にするために、施設の構成及び測定精度が重要である。ＩＯＴテストベンチＲＦインターフェースの各々で施設の全体的な利得及び応答を正確に判断するために、トレース可能な標準又はリファレンスを使用する必要があるため、ＩＯＴ施設の構成は特殊化されている。更に、ＩＯＴテストベンチ内の独立したＲＦ試験装置には、校正証明書が必要である。この情報は、測定アルゴリズムの知識と組み合わされ、各ペイロードＩＯＴ測定タイプの測定精度推定値を計算するために使用される。更に、測定時に推定及び評価されなければならない気象関連の影響による誤差は、しばしば測定データに影響を与える。ペイロードＩＯＴの測定結果に矛盾や偏りがある場合（打ち上げ前予測と比較して）、ペイロードＩＯＴキャンペーンに悪影響を与えるサイト校正とシステム測定精度の広範な監査は珍しいことではない。
【００３１】
閉ループ及び絶対ＲＦの独立したセットから構成されるペイロードＩＯＴとは異なり、ＩＯＶは一連の比較、開ループ測定である。各ＩＯＶ測定に利用される構成シーケンスは、信号アナライザによって捕捉される固有の（送信されたノイズペデスタルの）測定シグネチャーを生成する予め定義された一連のコマンドトランスポンダモードを有する。軌道内で実行される構成シーケンスは、必ずしもそうである必要はないが、アンテナから負荷に切り替えられた入力を備えたオンボード通信レシーバの出力を用いて、同じ高度に安定した繰り返し可能な構成を利用して、打ち上げ前に実施されてもよい。衛星通信ペイロードは、典型的には、アンテナから切り換えることができる負荷入力／冗長フロントエンドにマッチしている。しかし、フロントエンド構成要素は一般的に、発振等を終了させるために高インピーダンス入力を有するので、「負荷」はペイロード入力自体に必要とされない。軌道内結果の評価は、処理されたＩＯＶの結果と打ち上げ前のベースラインとを直接比較して、記録されたすべてのデータが、事前に設定された単純合否基準のセット内で一致することを確認することによって達成してもよい。一例として、ＴＷＴＡ増幅器の機能が打ち上げ後に変更されていないことを判断するための合否基準は、次のようなものであってもよい：ＩＯＶシーケンスは打ち上げ前後においてＲＦやテレメトリが非常に近くオーバーラップするので、バス電流（Ｉｂ）及びヘリックス電流（Ｉｈ）が期待される。より具体的には、ＲＦトランスファプロファイルは、増幅器入力スイッチアウトのような他のコマンドモードを含め、ＦＧ及びＡＬＣステッププロファイルが指令されると、ステップごとに数十ｄＢの範囲内になる。Ｉｈ＆Ｉｂテレメトリに関しては、軌道内データと打ち上げ前データとを比較すると、その値は１〜２ビット（生）のままであると予想される。ＩＯＶ測定タイプのそれぞれには同様のタイトな公差を適用できるが、もちろん、システムのユーザは、所望の任意の許容誤差を選択してもよい。代わりに、軌道内のデータは、望ましい性能許容値を用いて性能仕様と単純に比較してもよい。
【００３２】
従って、地上設備の送信及び受信チェーンの完全な校正は、ＩＯＶシステムでは必要とされない。但しＩＯＶでは、地上ベースのテスト施設の受信チェーンの相対的なゲインを正確に把握することが重要である。これは、テスト施設アンテナを安定した広帯域ＲＦリファレンスとして使用される太陽に向けて、全ての測定周波数でテスト施設応答を正確に取得することによって実現される。
【００３３】
図７は、経時的に行われる一連の差分測定（衛星トランスポンダパワーから太陽光を減算したもの）を強調する例示的なプロットを示す。プロットでは３週間の期間にわたって、差分の測定値が±０．３５ｄＢ以下である。このプロットの安定性は、ＩＯＶを使用することにより、大気ゲイン変動と受信局ゲイン変動の両方の影響が、太陽校正技術の使用を通じて測定から打ち消され得ることを強調している。図８は、３つの地理的に多様な太陽観測所で測定した１５．４ＧＨｚの太陽光束の安定した性質を、７週間以上の長期間にわたり、日常的に強調した例示的なプロットを示す。
【００３４】
図１１Ｂは、代表チャネルの軌道内位相ＩＯＶ結果を得るための例示的な手順シーケンスを示す。このプロセスは、図１１Ａに示すように、地上アンテナ１１０５、太陽１１１０、既存のインサービス衛星１１１５及びテスト衛星１１２０を使用する。プロセスは、地上ベースのテスト設備のアンテナ１１０５を太陽１１１０に向けることによって開始され（１１２５）、テストチャネルにわたって受信校正信号を取得する。次に、地上アンテナ１１０５は、アクティブチャネルからリファレンスキャリアＥＩＲＰを得るために、インサービス衛星１１１５でリピークされる（１１３０）（すなわち、向けられる）。テスト衛星１１２０を指し示す地上アンテナ１１０５は、続いてリピークされ（１１３５）、システムノイズトレースは、（ペイロードがミュートされた状態で）両方の偏波で捕捉される。次いで、リアルタイム制御システムを使用して、所定のＩＯＶ測定コマンドシーケンスが、関心のあるテストチャネル上で開始される（１１４０）。コマンドシーケンスが実行されると、データトレースが捕捉され、スペクトルアナライザでの解析のために処理される（１１４５）。
【００３５】
トランスポンダ有効等方放射パワー（ＥＩＲＰ：Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｒａｄｉａｔｅｄ  Ｐｏｗｅｒ）の測定もまた、ＩＯＶの内容において比較的に考慮される。すなわち、ＩＯＶノイズペデスタルＥＩＲＰ値は、既存のソース（すなわち、任意のアクティブなトランスポンダ上のデジタルキャリア）の既知の確立されたＥＩＲＰ値を基本計算を介して転送する中間基準として太陽を利用することによって得られる。図９Ａ及び図９Ｂは、基準キャリアを有する太陽や既存の衛星のような既知のＥＩＲＰを利用して、絶対的ではなく相対的な計算を、非校正テストを用いて行うことにより、テストキャリアの衛星トランスポンダＥＩＲＰを決定する例示的な方法を示す。このプロセスは以下のように進行する。
ステップ９０５  −  太陽、基準キャリア及びテストキャリアの特定の帯域幅にわたってトレース電力を捕捉し、ノイズ電力を積算する。
ステップ９１０  −  Δ１＝基準キャリア／太陽デルタ＝２−１を計算し、Δ２＝テストキャリア／太陽デルタ＝３−１を計算する。
ステップ９１５  −  テストキャリアＥＩＲＰ＝基準キャリアＥＩＲＰ−Δ１＋Δ２
【００３６】
大気シンチレーションを含む気象の影響は、従来のペイロードＩＯＴにおけるＲＦパワーの絶対測定に影響を及ぼし得る。これらの影響は、より高いマイクロ波周波数でより顕著になる。大気の変化を含む気象のＩＯＶへの影響は、各ＩＯＶ構成シーケンスを完了するために必要な短いタイムフレーム（典型的には６０〜１２０秒）において減衰レベルが比較的安定していることを考慮すると重要な要素ではない。これは、基準ソース（すなわち、太陽）とＤＵＴの両方が地球大気より上に位置し、同じ大気効果を経験するためである。ＩＯＶテスト方法論は、測定を完了するのに必要なタイムフレーム内に大気安定性が存在する限り、共通の影響を無視することができ、基地局はもはや天候の影響を補償する必要はない。
【００３７】
４．周波数調整
【００３８】
周波数調整は、ペイロードＩＯＴスケジュールの主要な推進要因となり得る。軌道アークの全領域にわたる軌道内通信衛星の数の大幅な増加は、周波数範囲が重複する隣接衛星の商用サービスへの干渉を確実にするために、全てのペイロードＩＯＴアップリンクテストキャリアの広範な調整を必要とすることが多い。ハイパワーＣＷ（連続波）テストが可能な場合には、しばしば制限が課せられる。これらの制限によって、ペイロードＩＯＴスケジュールを大幅に延長する可能性のある遅延が生じることがある。
【００３９】
ＩＯＶ中継器テストは、ＲＦ通信アップリンクなしで、トランスポンダ入力をオフラインで切り替えて完了する。トランスポンダ入力の分離は、アップリンク干渉に影響を与える測定を排除する。ＩＯＶノイズペデスタル送信は、広帯域デジタルキャリアと同等の電力密度と考えることができる。結果として、ノイズ送信は既存のトラフィックに対する干渉が少なく、ペイロードＩＯＴに使用される従来の高密度ＣＷ搬送波と比べて調整が容易である。更に、各トランスポンダのＩＯＶ測定シーケンスを完了するために必要な比較的短い期間は、サービスへの影響が比較的小さいため、隣接するオペレータとの調整が容易である。
【００４０】
５．ＩＯＴスケジュール−計画と実行
【００４１】
ペイロードＩＯＴキャンペーンは、スケジュールされたタイムフレーム内で完了するのが非常に難しい場合がある。高度な専門家チームは、１）ペイロードオンボード構成を含む衛星コントロール、２）ＲＦ設備構成及び制御、３）ＩＯＴテストベンチ構成及び制御、並びに、４）ＩＯＴ結果処理を含む複数の分野を監督及び管理する必要がある。適切な指示、調整、技術監督を行うことで、各チームの行動が一体化してペイロードＩＯＴキャンペーンを確実に成功させる必要がある。マイナーな問題でさえ、全ての行動をタイトに管理することなく、全体的なスケジュールに重大な影響を及ぼす可能性がある。このようなプロセスは、長い時間と、典型的なペイロードＩＯＴキャンペーンのマルチシフト要件のために、より困難になっている。
【００４２】
対照的に、合理化されたテスト方法論と組み合わされたＩＯＶのために利用される高度に安定した繰り返し可能なオンボードペイロード構成と、地上施設とテストベンチの両方のための単純化された要求は、上で概説したプロセスを管理するためにフル自動化することができる。ペイロードＩＯＶには依然としてかなりの計画が必要であるが、適切で効果的な実行と結果の生産を確実なものとするために、この作業負荷のかなりの量が出荷前に実行され、工場ベースラインＲＦ測定の計画、準備、実行をサポートする。衛星中継器を構成し、ＩＯＶ構成シーケンスを実行するために必要な全てのコマンドスクリプトは、好ましくは、打ち上げ前に衛星に対してフルテストされ、検証される。これらの全く同じスクリプトは、その後、軌道内の測定フェーズで利用できる。ペイロードＩＯＴとは異なり、工場のベースラインで得られた結果は、オートメーションを使用して軌道内フェーズの結果と直接比較できる。従って、ＩＯＶはペイロードＩＯＴと比較して、軌道内のキャンペーンを計画し実行するために必要な時間と人力を大幅に削減する。また注目すべきことは、ＩＯＶのこれらの利点は、直接的なコスト削減につながるということである。
【００４３】
６．ＩＯＴ結果レビューおよびデータバイオフ
【００４４】
ペイロードＩＯＴの結果レビュー及びバイオフは、打ち上げ前の地上テスト中に得られた結果に対して測定結果をレビュー、評価、比較するサプライヤや顧客ペイロード専門家チームによって実施されなければならない。このチームは、ペイロードＩＯＴキャンペーン期間中、通常の職場から遠く離れた場所に集まっている。ペイロードＩＯＴのバイオフプロセスは手作業で時間のかかる作業であり、固有の非効率性の結果として、結果が予測と一致しない場合、及び／又は、繰り返しテストが必要な場合（例えば、天候やシステムの問題の結果）、ペイロードＩＯＴスケジュールを大幅に延長することができる。ペイロードＩＯＴテストが、打ち上げ前のベースラインと比較して大幅に異なる様々な手順及び条件で独立して実行されるという事実と組み合わせたテストの具体的で複雑な性質は、ペイロードＩＯＴ結果レビューやデータバイオフプロセスを強化又は合理化することを困難にする。
【００４５】
従来のペイロードＩＯＴとは異なり、打ち上げ前のベースライン及び軌道内フェーズの結果の両方を得るために利用される本発明のＩＯＶオンボード中継器構成及び地上ＲＦ測定技術は同一である。ＩＯＶの安定で繰り返し可能なオンボード環境は、結果評価を簡素化し、専門家による手動レビューの必要性を大幅に排除する。従って、軌道内ｖｓ打ち上げ前測定データの評価は、自動化された分析技術を使用して達成することができる。結果の表示はまた、グラフィック結果や表結果の比較や要約のためにウェブベースのツールを使用して自動化してもよい。結果として、サプライヤやカスタマ専門家の両方がオンラインミーティングツールを使用してインターネットを介して遠隔で結果を共有し、レビューする機会ができる。
【００４６】
（従来のペイロードＩＯＴに対するＩＯＶのメリットのまとめ）
ＩＯＶは、従来のペイロードＩＯＴと比べて、多くの利点を提供する。以下に強調して示すように、これらの利点は、衛星通信中継器のライフ軌道内での性能が仕様を満たしていること、及び、関連する全てのハードウェアが打ち上げのストレスから生存していることを確認するプロセスを変えることに役立つ。
・簡素化された地上設備のハードウェア及びソフトウェア要件：地上で必要とされるのは、信号アナライザを有する受信専用アンテナだけである。ペイロードＩＯＴに対応していない施設は、一般的にはコスト節減の観点から検討することができる。
・各リモートサイトで使用されるテストベンチ設定の複雑さが軽減され、ハードウェア及びソフトウェアのトラブルシューティングが軽減され、合理化される。
・ＲＦアップリンク送信がないため、レシーバ入力を負荷に切り替えてテストを実行することから、アップリンク周波数の調整が不要になる。これにより、過剰なオーバードライブのようなＲＦアップリンク信号の不適切な適用によるペイロードの損傷のリスクもなくなる。
・ダウンリンク周波数調整の必要性の低減  −  ノイズ信号キャリア密度は、飽和ＣＷ信号よりも調整が容易である。調整の制約が少なくなれば、ブラックアウト期間が短くなる。
・ＲＦ標準を使用した施設校正の要件はない。太陽リファレンスは、全てのリモート施設の正確な相対校正のための安定したＲＦソースを提供する。
・各トランスポンダの構成手順を実行するのに必要な時間内に大気の変動が安定したままであれば、どのような天候でもテストを実行できる。特定のトランスポンダでシーケンスを実行するのに必要な時間は、様々なトランスポンダのゲインモード及び状態を経て移行するために利用される特定のコマンドセットに依存する。この期間は、衛星特有の通信中継器ハードウェアの能力にも依存するが、通常は６０〜１２０秒の範囲内に収まる。
・中継器入力を無効にした状態でテストを行うと、打ち上げ前と軌道内の両方のフェーズテストで、安定で高度な再現性がある（自己診断）設定が可能となる。これにより、結果の処理、分析、提示も簡素化される。
・ペイロードＩＯＴと比較して、各トランスポンダブロックのテストに最低で８０〜９０％の時間短縮が必要となる。アンテナマッピングのために、同時に複数のビームをテストする能力があり、その結果、時間と燃料の両方を節約できる。簡略化されたテストスイートとテスト時間の短縮は、最終的なステーション上の経度に向かってドリフトしながらテストするオプションも提供する。これを利用すると、衛星試験を行うために指定された経度で衛星を再配置又は停止する必要がないため、大幅な燃料節減になる。
・自動化は、１）トランスポンダコマンドシーケンス、２）地上設備測定の初期化、データキャプチャ及び結果転送、３）結果処理、解析、ウェブベースの表示など、ＩＶの全ての面で利用できる。従来のペイロードＩＯＴメソッドを使用して１００％の自動化を実現することは不可能である。強化された自動化は、マンパワー及びスケジュールの大幅な削減に直接つながる。
・簡略化されたリモートシステムのトラブルシューティング：信号アナライザのような同様のＲＦテスト装置を使用する全てのリモート施設は、基本的なトレースキャプチャモードに設定される。
・ウェブベース結果のプレゼンテーションでは、ペイロードチームがＩＯＶ全体のホーム施設に留まることができるオプションが提供される。
【００４７】
（Ｔｅｌｓｔａｒ１２Ｖペイロードの実装例）
Ｔｅｌｓｔａｒ１２Ｖプログラムでは、従来の中継器ペイロードＩＯＴを効果的且つ効率的に実行する可能性に影響を与えるいくつかの駆動要因があった。例えば：
１．複数の周波数帯にまたがる地域及びスポットビーム能力と、１５ｄｅｇＷのインサービス経度、又は、近傍でのテストが必要な場合（推進剤の使用及びスケジュールを最小限に抑えるため）、周波数調整は試験時間を制限してスケジュールを延長する重要な役割を果たしていた。
２．従来のペイロードＩＯＴシステムを第三者のＲＦ施設に展開／インターフェースする要件と、非ループバックモード（個別のＴｘ／Ｒｘサイト）でテストを実施する必要があるため、システムの管理、操作、トラブルシューティングが複雑になっていた。
これらの制約は、以前の衛星ペイロードＩＯＴキャンペーンと一致する短期間（すなわち、典型的には数週間）にペイロードＩＯＴを良好に完了する可能性に影響を与えていた。
【００４８】
チャネルノイズペデスタルは、ＩＯＴ毎に「アクティブ」なＣＷテストキャリアがない場合に、任意のＲＦチャネルの周波数応答を特徴付ける手段を提供することができることが判明した。これにより、ペイロードの軌道内テストがどのように実行されたかを合理化する機会が提供された。この「パッシブ」な方法は、ペイロードＩＯＴの「従来の」ステップ状ＣＷ周波数応答特性と比較して、多くの利点を与える。
１．最小のＲＦテスト装置を必要とする「パッシブ」試験であり、信号アナライザのみが必要である。
２．ステーションの要件を含む測定プロセス、機器のセットアップ、及び、テストソフトウェアの複雑さを単純化する。
３．測定時間（秒ｖｓ分）を大幅に短縮する。
４．アクティブＣＷ（すなわちペイロードＩＯＴ）テストと比較した場合、低減された周波数調整要件を提供する。
【００４９】
原理的には、任意のチャネルの周波数応答を決定する手段として信号アナライザのノイズペデスタルを捕捉することは簡単であると考えられるが、考慮しなければ、誤差に寄与するいくつかの要因が存在する。例えば：
１）テスト施設の校正と応答：アンテナ給電とＩＦＬ（施設間リンク）を含む受信設備の周波数応答が考慮されない限り、記録されたノイズペデスタル内に勾配とリップルを導入することによって測定結果に影響を与える。
２）ＲＦ干渉：ミュートされていないアップリンク又は隣接衛星からの望んでいない信号は、測定が実行されるのを妨害したり、妨げたりすることがある。
３）システムノイズ効果：ノイズの付加特性の結果として、受信システムノイズフロアは、低レベル（ノイズフロアに近づく）でペデスタルの形状を歪ませる。
【００５０】
項目１及び２の影響は、測定技術（ペイロードＩＯＴ又はＩＯＶ）に適用され、ペイロードＩＯＴの典型的なＣ／Ｎ（キャリアとノイズの比）マージンを仮定すると、項目３は、ペデスタル技術に特定される。本願明細書に記載された独特で独自の技術の使用を通じて、これらの３つの問題の各々は、ノイズペデスタル応答に対するそれらの影響を排除又は補償するために取り組まれている。ペイロードＩＯＴのＣ／Ｎマージンは、施設に応じて〜６０ｄＢ程度と非常に大きくなる。
【００５１】
項目１「テスト施設の校正及び応答」に関して、本願明細書に記載されている太陽校正技術は、広帯域ノイズ基準として太陽を使用し、任意の周波数帯域において、地上局の相対的なエンドツーエンド応答を特徴付ける簡単で正確な手段を提供する。これにより、ＳＧＨ比較技術のような他の利用可能な方法を使用して、これまで可能ではなかった、全てのステーション誘導ゲイン変動を排除することが可能になる。「標準ゲインホーン」（ＳＧＨ：ｓｔａｎｄａｒｄ  ｇａｉｎ  ｈｏｒｎ）比較技術は、ホーンとＩＯＴアンテナの両方によって受信される共通信号の強度を比較する際に、物理的寸法が基準としてのゲインの正確な計算を可能にするホーン型アンテナを利用する。この信号強度の正確な知識は、各共通信号周波数でＩＯＴアンテナに対して固定された校正係数を導出することを可能にする。他の周波数での校正係数は、別個のＳＧＨ比較を実行することを必要とする。
【００５２】
項目２「ＲＦ干渉」に関して、中継器の入力をオフラインでテストすることは、測定結果に対するアップリンク干渉の影響を排除する。オンボードレシーバが安定したノイズ源を提供するため、送信されるノイズペデスタルの形状は外部ＲＦによって損なわれない。隣接する衛星からのダウンリンク干渉の影響は、大きな試験アンテナ、すなわち約８ｍ以上を利用し、他の衛星から少なくとも約０．５度離れた状態で試験が行われることを確実にすることによって大幅に低減又は排除できる。
【００５３】
項目３「システムノイズ効果」に関しては、ノイズ抽出を使用して、ノイズ信号のレベルがシステムノイズフロアに近づいたときのノイズ信号の真のｄＢ変化を計算することができ、ノイズ加算の結果としてのスキューを除去することができる。これは、ＩＯＶノイズペデスタルがない場合にシステムノイズフロアを最初に測定し、次にノイズペデスタル振幅変化からノイズフロア寄与の相加効果を除去して計算することにより成される。この技術は、ノイズペデスタルの振幅を測定する際に有用な範囲７−１０ｄＢを拡張する。
【００５４】
図６Ａ及び６Ｂの周波数プロットは、Ｎｉｍｉｑ  １衛星上のトランスポンダを利用した実際の軌道内試験を通じて、衛星のレシーバ入力が（ＲＦ終端のような）内部負荷に切り替えられたときに、その出力は、ＩＯＶに使用できるノイズ信号（ペデスタル）でチャネルアンプを駆動するのに十分である。図６Ａ及び６Ｂに示されるノイズペデスタルは、被試験チャネルの中心周波数（この場合、１２３１１ＭＨｚの中心周波数）を中心とし、増幅器設計や衛星の伝送チェーンにおけるフィルタリングによって指定される２７ＭＨｚ帯域幅を有する。もちろん、このノイズ信号を生成するための衛星へのアップロードはない。内部負荷は、オンボードレシーバによって増幅された後に（入力及び出力チャネルマルチプレクサによって）フィルタリングされ、（スイッチネットワークによって）経路指定され、地上への伝送のために（ＴＷＴＡ又はＳＳＰＡによって）増幅される。衛星が送信したノイズペデスタルは、衛星が地上にあるか軌道にあるかにかかわらず、安定して再現性がある。上記強調したように、この構成は、従来のペイロードＩＯＴを実行する際に測定結果を破損する可能性のある隣接衛星アップリンク干渉のような外的要因を排除する。図６Ａ及び６Ｂは同じデータを示すが、図６Ｂのプロットは、Ｎｉｍｉｑ  １レシーバの入力が負荷とアンテナの間で切り替えられ、アンテナが地球に向かって指し示されているときのノイズペデスタルの大きさの変化（＜１ｄＢ）を強調している（地球の温度は負荷よりも低く、図２２Ａに示すように既知であるので、衛星アンテナが適切に動作していると判断できる）。これは、レシーバ入力が内部負荷に切り替えられたときに、通信中継器からの送信されたノイズペデスタルの大きさがＩＯＶの目的のために利用できることを更に実証するのに役立つ。
【００５５】
図１０は、Ｔｅｌｓｔａｒ１２ＶペイロードＩＯＶに好適に利用されたものと同様のシステム図１０００を例示的に示す。要するに、システム１０００は、打ち上げ前（工場）測定のための単一の位置１０１０に相互接続する制御サイト１００５からなる。宇宙船１０１５と通信し、打ち上げ前ＲＦ測定データを収集するために使用される全ての機器は、通常、宇宙船１０１５自体と同じ物理的領域に存在する（すなわち、図１０の破線１０２０の右側に示される）。衛星が打ち上げられた後に実施される軌道内測定に関しては、同様の制御サイトが任意の数の地理的に多様なＩＯＶサイト１０２５及びＴ＆Ｃ（テレメトリ及びコマンド）サイト１０３０に内部接続される。ＩＯＶサイト１０２５の各々は、ＲＦ測定を実施するための同様の基本ハードウェアを含む。Ｔ＆Ｃサイト１０３０は、ＩＯＶ操作をサポートする衛星コマンド送信及びテレメトリ受信に使用される。更に、ＲＦレファレンスシステム１０３５は、既存のソースの既知のＥＩＲＰ値を確立するために利用される（段落［００３５］を参照）。全てのサイトは、通信システムによって相互接続されている。全てのＩＯＶペイロード構成コマンド、テレメトリデータ検索及び分析、ＲＦ結果（遠隔サイトからの）収集、結果処理並びにウェブ結果出版のためのハードウェア及びソフトウェアは、１つの中央ロケーション（すなわち、制御サイト１００５）に存在することができる。
【００５６】
ＩＯＶファクトリ測定では、制御サイト１００５からのＩＯＶペイロードコマンドシーケンスが発行されたときに、衛星送信テストインターフェースポートに直接接続された信号アナライザ２２０がノイズペデスタルトレースキャプチャデータを提供した。信号アナライザ設定の制御は、ネットワークインターフェースを介して遠隔トレースサーバへの制御サイト１００５によっても実行された。各測定シーケンスの完了時に、トレースキャプチャデータは、後処理及びウェブ結果の公開のために電子的に制御サイトに転送された。
【００５７】
ＩＯＶの軌道内フェーズに関しては、Ｔ＆Ｃサイト１０３０は衛星コマンド及び遠隔測定データ収集に利用され、ＩＯＶサイトは、打ち上げ前の工場測定時と同じ方法でＲＦデータを収集するために使用された。軌道内フェーズとの主な相違点は、衛星ＲＦ信号が、衛星（又はＤＵＴ）への直接的な物理的接続ではなく、オンサイトアンテナによって受信されることである。
【００５８】
図１２は、後処理及び分析後にＩＯＶ結果を表示するための例示的なウェブインターフェースを示す。示されたプロットは、Ｔｅｌｓｔａｒ  Ｔ１２Ｖ  Ａｆｒｉｃａ  Ｂｅａｍで実行されたＩＯＶ打ち上げ前テストから得られた実際の結果である。より具体的には、左手プロット１２１０はアフリカビーム上の単一チャネルの処理済みＩＯＶシーケンスデータ（ＴＷＴＡ  ＲＦ出力及び関連テレメトリデータ）を示す。別のＴ１２Ｖチャネルについての同様の例示的なＩＯＶ後処理シーケンスが、図１３に示されている。図１３に明らかなステップは、図４及び図５に示すのと同じ方法で、状態及びゲインの切り替えによるものである。図１２の右側プロット１０２０は、ノイズペデスタルデータから直接得られた４つ全てのアフリカンビーム水平偏波チャネルの周波数応答を示す。この同じデータは、拡大された形式で図１４に示されている。軌道内ＩＯＶ結果は、データレビュー及び結果評価のために全く同じウェブインターフェースを使用して示されてもよい。
【００５９】
図１５及び図１６は、４つのアフリカ水平ビームチャネルのためのウェブインターフェースで利用可能な付加的な打ち上げ前、処理後のＩＯＶ結果の例である。図１５は、ＣＡＭＰ（チャンネル・アンプ）入力スイッチがＴＷＴＡからレシーバノイズドライブを取り外すように指示されたときの固定ゲインとＡＬＣ（自動レベル制御）モードの最大ノイズペデスタルレベルとノイズペデスタル測定デルタ（偏差）レベルの記録を描いている。名目上の性能を仮定すると、軌道内フェーズの間にＩＯＶ測定値が得られると、このデータセットの結果は反復可能（０．５ｄＢ以内）でなければならない。前述の太陽校正技術を利用したＥＩＲＰの計算のための追加データセットも、ＩＯＶの軌道内フェーズが完了したときに示された。図１６は、４つのアフリカＨビームチャネルＴＷＴＡの各々についての最小及び最大（駆動なし及びフルＲＦ駆動）記録バス電流（Ｉｂ）及びヘリックス電流（Ｉｈ）テレメトリの例示的なプロットを示す。再測定の際、ＩＯＶの軌道内フェーズにおいて、公称中継器性能を前提としたこのテレメトリデータは、打ち上げ前の値と比較して１〜２ビット以内でなければならない。
【００６０】
ＩＯＶ発明の例示的な実施形態では、各オンボードトランスポンダについて完全なＲＦ測定が完了するまでに約９０秒かかった。オンボードレシーバのノイズ出力（負荷にスイッチされた入力を有する）を使用して、衛星通信システム増幅器（例えばＴＷＴＡ）を、様々な動作モード及びゲイン状態によって指令されたように駆動した。受信局信号アナライザによって捕捉されたＲＦノイズペデスタルデータは、処理されたテレメトリと共に、完全自動データ後処理、分析及び結果提示のためにシステムに取り込まれた。太陽校正は、ＩＯＶの軌道内フェーズに使用される受信設備の校正の従来の方法の使用の必要性を排除し、衛星打ち上げに先立って同一の地上測定値の実行を必要とせず、完全な自動化を結果評価に使用できるようにした。
【００６１】
Ｔ１２Ｖに特有の、以下のＩＯＶペイロードコマンドシーケンスが各チャネルに対して実装された。
１．レシーバスイッチ入力  −  通常のスループット構成におけるトランスポンダを伴っており、この構成によりアンテナ受信温度の測定が可能となる。
２．ミュートＯＮ／ＯＦＦ  −  最初の同期及びノイズフロアの参照のために１回実行される。
３．レシーバスイッチ出力  −  レシーバノイズ指数を測定し、テスト結果を破壊する可能性のある外部ノイズ信号からテストチャネルを分離するために実行される。
４．ミュートオン／オフ  −  ２回目の同期のために実行される。
５．ＦＧステップＬＯＷからＨＩＧＨ  −  アンプの固定ゲイン（ＦＧ）を選択して、全範囲でステップを増やす。チャネルゲインが増加すると、相対的なステップサイズは、コンポーネントが適切に動作しているかどうかを示す。
６．ＡＬＣステップＬＯＷからＨＩＧＨ  −  アンプは自動レベルコントロール（ＡＬＣ）モードに切り替えられ、レベルが全範囲に亘って選択されたステップで増加する。このテストはテスト５に似ているが、異なる回路を検証する。
７．ＣＡＭＰ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）スイッチＯＵＴ／ＩＮ  −  ＡＬＣダイナミックレンジを測定するために実行される。
８．ミュートＣＡＭＰ  −  終了シーケンス
また、このシーケンス内に埋め込まれているのは、ＲＦノイズペデスタルデータを捕捉するために使用される信号アナライザの設定を制御するために、リモートステーショントレースサーバとインターフェースするコマンドである。これらの追加コマンドを考慮すると、チャネルごとにＩＯＶ測定シーケンスを完了するまでに約２分かかった。もちろん、異なるシステム及び構成は、異なるコマンドシーケンス及びタイミングを必要としてもよい。
【００６２】
約３分間の処理および分析の後、結果はＩＯＶウェブディスプレイページに公開することができる。以下の測定結果は、Ｔ１２Ｖ通信ペイロードの全チャネルで生成されたものである。
・トランスポンダ周波数応答
・ＥＩＲＰを含むＴＷＴＡ伝達曲線
・ＴＷＴＡ固定ゲイン及びＡＬＣゲインステップ
・ＴＷＴＡテレメトリ校正
・ＡＬＣ制御ループの性能
・レシーバノイズ指数
・送信アンテナの交差偏波特性
従来のＩＯＴ方法及びシステムを使用すると、上記測定は、ＲＦデータの手作業によるレビュー及び分析に追加の時間を要して完了するまでに約２０分かかるであろう。Ｔ１２ＶのＩＯＶでは、低パワーＣＷアップリンクを使用してオンボードレシーバの変換周波数測定を完了した。より低パワーＣＷレベルは、隣接する衛星との潜在的干渉を確実に防止する。
【００６３】
（トランスポンダ周波数応答）
この測定のためのデータは、ノイズペデスタルトレースキャプチャのいずれかから直接得ることができる。Ｔ１２Ｖでは、ＡＬＣ最大ゲイン状態で得られたノイズペデスタルトレースキャプチャを利用した。図１７は、Ｔ１２Ｖ打ち上げ前テスト中に得られたチャネル周波数応答の例示的なプロットであり、周波数応答マスク、ノイズペデスタル応答及び地上テストからの掃引（従来の）応答のトレースを含む。ＩＯＶの軌道内フェーズの完了に続いて、打ち上げ前と軌道内のフェーズノイズペデスタルの結果を重ね合わせて周波数応答マスクと比較することにより、軌道内測定周波数応答が打ち上げ前の測定からずれていないことを確認する。
【００６４】
（ＥＩＲＰを含むＴＷＴＡ伝達曲線）
ＴＷＴＡ伝達曲線は、コマンドの固定ゲインとＡＬＣステップシーケンスとの複合応答から得られたノイズペデスタル平均トレース値から生成された。図５及び図１３の両方の上のトレースに描かれているように、更に具体的には図１８でハイライト（破線領域）されているように、固定ゲイン及びＡＬＣモードステッピングをカバーする領域内では、ＴＷＴＡの入力へのノイズ信号駆動が線形領域を経てＴＷＴＡ出力がフラットになる飽和領域に至るまで増加する。厳密に同じシーケンスが打ち上げ前及び軌道中に実行されるので、各ステップ変化時のテレメトリ（Ｉｈ及びＩｂ）値とともにＲＦステップ変化量を利用して、ＴＷＴＡ伝達特性が打ち上げ後に変化していないことを評価することができる。両方のＩＯＶフェーズの間に測定されたＲＦステップ変化の大きさは、ステップごとに０．５ｄＢで一致しなければならない。ＴＷＴＡ  ＥＩＲＰは、図９に示すような太陽校正技術を用いて計算した。
【００６５】
（ＴＷＴＡ固定ゲイン及びＡＬＣステップ）
チャネル増幅器アッテネータの動作は、予め定められたゲイン状態が固定ゲインモードとＡＬＣ動作モードの両方に対して指令されたときに、性能と機能の両方の観点から検証された。ＩＯＶ後処理分析を使用して、全範囲及び個々のステップの観点からのすべての指令されたステップのＲＦ振幅の変化が、軌道内性能（例えば、０．５ｄＢ）発射前からかなりの逸脱はなかった。図１９の上部には、ＩＯＶシーケンス内の各ゲイン状態遷移に対する測定されたｄＢ変化の棒グラフが描かれている。
【００６６】
（ＴＷＴＡテレメトリ校正）
ＴＷＴＡ出力ｖｓテレメータ付ＴＷＴＡヘリックス電流（Ｉｈ）及びＴＷＴＡバス電流（Ｉｂ）のグラフが、図２０の２つの曲線に示されている。適切に実行されるＴＷＴＡの場合、打ち上げ前（地上）の結果を軌道内の結果と比較すると、両方の曲線は１−２ビット重複しなければならない。各曲線は、テスト中のＴＷＴＡの時間同期テレメトリ（Ｉｈ＆Ｉｂ）に対してプロットされた平均トレース捕捉レベルの後処理によって得られる。
【００６７】
（ＡＬＣ制御ループの性能）
ＩＯＶについては、ＡＬＣ回路の動作は、ＴＷＴＡを駆動しているオンボードレシーバからのノイズ信号のＩＮ／ＯＵＴを切り替えることによって確認される。このスイッチは、ＣＡＭＰの直前でこの測定に使用され、ＡＬＣ最大ゲイン状態で、ＴＷＴＡへのノイズ駆動を取り除く位置に命令される。ＣＡＭＰ  ＡＬＣ回路を正しく実行するには、軌道内で測定したノイズペデスタルデルタレベルが、工場出荷前の測定値と１０分の１ｄＢ以内に一致する必要がある。より具体的には、ＣＡＭＰ入力がスイッチアウトされると、ＣＡＭＰ内のＡＬＣループは、出力ドライブをＴＷＴ定数に保持するようにゲインを最大にする。しかしながら、信号レベルは、ＡＬＣループが（約）６０ｄＢのノイズ信号レベルを克服するにはゲインが不十分であるので、信号レベルは低下する。ＴＷＴＡからの対応する測定されたパワー損失は、ＡＬＣループゲインの増加から入力パワーの低下を引いた値に正比例する。図２１は、Ｎｉｍｉｑ  １（上）とＴ１２Ｖ（下）の打ち上げ前工場テストの両方で実行された本測定結果を示している。両図で囲まれた領域は、ＣＡＭＰスイッチのコマンドが実行されたときにハイライト表示される。
【００６８】
（レシーバノイズ指数）
このテストは、任意のトランスポンダの送信ノイズペデスタルとアンテナに切り替えられた受信機入力とを比較し、次いで負荷に切り替えることによって実行される。ピークの相対的変化は、所定量（ＴＥａｒｔｈ及びＴｌｏａｄから算出）内にある。測定結果は、受信者のフロントエンド状態を確認する。図２２Ａは、地球のＥＳＡ  Ｋｕバンド温度モデルの描画図を示す。図２２Ｂは、Ｎｉｍｉｑ  １オンボード受信機が受信アンテナポートと負荷との間で切り替えられたときに送信されたノイズペデスタル信号レベル変化の実際の軌道内測定結果を示す。地球の様々な地域にＥＳＡ  Ｋｕバンド温度モデルを使用して、テスト時にＮｉｍｉｑ  １によって受信された積算地球ノイズ温度は２４０ケルビン（ＴＥａｒｔｈ）であると推定された。テスト時に利用可能な温度テレメトリを使用して、２０℃のオンボードレシーバ負荷温度を正確に知ることができた。この値は２９３ケルビンに変換される。Ｐｎ＝ｋＴＢ内では他のすべてが一定（すなわちｋ＆Ｂ）であるので、アンテナと負荷との間の予測デルタ電力＝１０ｌｏｇ（２９３／２４０）＝０．８６７ｄＢである。Ｎｉｍｉｑ  １で実施されたテストのための受信アンテナと負荷との切り替え時の送信されたノイズペデスタルの実際の変化は、約０．８ｄＢ又は予測から０．０７ｄＢ以内と測定された。その結果、校正されたＲＦアップリンクを使用する必要なしに、Ｎｉｍｉｑ  １レシーバの入力性能を確認できた。Ｔ１２Ｖの場合、製造メーカは、レシーバノイズ指数テストを実行するために、ＩＯＶの軌道内フェーズの間に利用された各受信反射器について計算された受信積算ノイズ温度データを提供した。
【００６９】
従来のペイロードＩＯＴの場合、レシーバ入力性能は、ＳＦＤ（ＳＦＤは、トランスポンダの入力感度の測度である飽和フラックス密度である）とＧ／Ｔ（Ｇ／Ｔは、入力ゲインと信号に付加されるノイズとの比であるゲイン−ノイズ温度比である）である。両測定値は、計測技術、ステーション校正及び天候のような１以上の影響要因によって歪んだ（１−２ｄＢ）結果を履歴的に提供している。対照的に、ＩＯＶに使用される前述の技術は、測定技術、ステーション校正又は天気の影響を受けない。
【００７０】
（送信アンテナの交差偏波特性）
ＡＬＣ最大（図１７を参照）における周波数応答を決定するために使用されるのと同じトレース捕捉を使用して、追加の測定を行う必要なしに、任意のトランスポンダの送信アンテナのクロスポール性能を算出できる。交差偏波は、考慮される偏波に直交する偏波である。例えば、アンテナからの電界が水平偏波されることを意味する場合、交差偏波は垂直偏波となる。偏波が右手円偏波（ＲＨＣＰ）である場合、交差偏波は左手円偏波（ＬＨＣＰ）である。ＩＯＶの軌道内フェーズの間、各受信設備は、両方のアンテナに偏波チェーンを受信するように割り当てられた信号アナライザを有する。各ＩＯＶシーケンスの実行中、クロスポールノイズペデスタル成分の大きさは、同ポールＡＬＣ最大ゲイン状態ノイズペデスタルと同時に記録される。後処理アルゴリズムは、このデータを利用して、測定された各チャネルのアンテナクロスポール性能を計算する。
【００７１】
アップリンクなしでは、受信アンテナのクロスポールは測定できないことに留意されたい。しかしながら、Ｔｅｌｓｔａｒ  １２Ｖアンテナは共通のＲｘ／Ｔｘリフレクタ表面とフィードホーンアセンブリを使用しているため、有効な送信クロスポール結果によって、アンテナリフレクタの表面とフィードホーン（フィードプローブアセンブリを除く）が機械的な破損や重大な整列不良がない証拠を提供することを推測できる。
【００７２】
（送信アンテナの輪郭）
送信アンテナ輪郭の軌道内測定は、ＩＯＶとは独立して実行されるが、内部負荷に切り替えることによって通信レシーバの入力を分離するＩＯＶの概念を利用することによって、依然として大きな利益を得ることができる。オンボードアクティブチャネル（ＡＬＣ最大ゲイン状態に設定されることが好ましい）によって生成されたノイズペデスタルデータは、衛星送信アンテナパターンは送信アンテナカバレッジ領域内の所定の位置角度に再配向（旋回）されるので、ノイズペデスタル送信レベルの変化を捕捉するためにＩＯＶに利用される同じ受信地上設備によって監視することができる。このユニークなオンボードレシーバ構成により、隣接する衛星又は不要なアップリンク信号が測定を損なう可能性がなくなる。
【００７３】
（オプションと選択肢）
上述の実施形態に加えて、本発明のシステムは、任意の衛星周波数帯域：Ｌ−帯域（１−３ＧＨｚ）、Ｘ帯域（約７−８ＧＨｚ）、Ｋｕ帯域（約１１−１５ＧＨｚ）及びＫａ帯域（約１７−３１ＧＨｚ）で使用することができる。本発明のシステム及び方法は、低地球軌道（ＬＥＯ）又は高楕円軌道（ＨＥＯ）のような任意の種類の衛星コンステレーションと共に使用することもできる。
【００７４】
（結論）
１以上の現在の好ましい実施形態を例として説明した。当業者には、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変形および修正を行うことができることが明らかであろう。
【００７５】
全ての引用は、参照により本明細書に組み込まれる。
【図１Ａ】
2019502305.tif 000003
【図１Ｂ】
2019502305.tif 000004
【図１Ｃ】
2019502305.tif 000005
【図２】
2019502305.tif 000006
【図３】
2019502305.tif 000007
【図４】
2019502305.tif 000008
【図５】
2019502305.tif 000009
【図６Ａ】
2019502305.tif 000010
【図６Ｂ】
2019502305.tif 000011
【図７】
2019502305.tif 000012
【図８】
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【図９Ａ】
2019502305.tif 000014
【図９Ｂ】
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【図１０】
2019502305.tif 000016
【図１１Ａ】
2019502305.tif 000017
【図１１Ｂ】
2019502305.tif 000018
【図１２】
2019502305.tif 000019
【図１３】
2019502305.tif 000020
【図１４】
2019502305.tif 000021
【図１５】
2019502305.tif 000022
【図１６】
2019502305.tif 000023
【図１７】
2019502305.tif 000024
【図１８】
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【図１９】
2019502305.tif 000026
【図２０】
2019502305.tif 000027
【図２１】
2019502305.tif 000028
【図２２Ａ】
2019502305.tif 000029
【図２２Ｂ】
2019502305.tif 000030
【国際調査報告】
2019502305.tif 000031
2019502305.tif 000032